随着高速铁路的快速发展,其节能减碳问题倍受关注。将绿色电能用于牵引供电是有效的节能降耗手段,若将高速铁路的大量再生制动能量合理利用,由废电转为绿电,亦可推进牵引供电用能的清洁能源化。针对光伏接入牵引供电系统条件下高速铁路...随着高速铁路的快速发展,其节能减碳问题倍受关注。将绿色电能用于牵引供电是有效的节能降耗手段,若将高速铁路的大量再生制动能量合理利用,由废电转为绿电,亦可推进牵引供电用能的清洁能源化。针对光伏接入牵引供电系统条件下高速铁路长大坡道地面式再生制动能量混合储能系统容量优化配置问题,在分析高速铁路长大坡道绿电资源获取方式、光伏出力和制动能量特性的基础上,考虑绿电牵引场景下长大坡道混合储能系统不同时间维度下功率特性及各运行工况能量特性,给出基于储能需求密度的混合储能系统再生制动与光伏闲时能量并行回收的分段配置方案;针对不同储能介质的特性分别建立优化模型,利用基于Levy飞行的改进模拟退火算法(simulated annealing algorithm based on Levy flight,LESA)进行优化求解;最后,选取西成高铁某牵引变电所实测数据进行算例分析。结果表明,所提优化配置策略能够在同时考虑光伏出力与再生制动能量线内外绿电的情况下,实现对高铁长大坡道混合储能系统容量的优化配置,有效提高牵引供电系统绿电占比,缩短储能系统成本回收年限,可为高速铁路储能系统工程化应用提供参考,促进轨道交通牵引用能绿色低碳化发展。展开更多
为满足储能系统提供惯量和一次调频支撑功能需要对多类型储能介质集中配置和优化调控的需求,针对基于模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)的新型混合储能系统(hybrid energy storage system,HESS)MMC-HESS,提出了混合...为满足储能系统提供惯量和一次调频支撑功能需要对多类型储能介质集中配置和优化调控的需求,针对基于模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)的新型混合储能系统(hybrid energy storage system,HESS)MMC-HESS,提出了混合同步控制(hybrid synchronous control,HSC)整体策略。MMCHESS采用模块化设计,将超级电容和蓄电池分别安置在高压直流母线侧和子模块内,具备高功率密度和高能量密度的优势。阐述了混合储能系统的拓扑结构和工作原理并采用混合同步控制策略提供系统惯量和一次调频功能及故障限流时的同步能力和孤岛并网切换功能,采用滤波器实现储能功率分配,采用荷电状态(state of charge,SOC)均衡控制实现蓄电池能量均衡。最后,基于硬件在环实验平台,验证了所提拓扑结构与控制策略的可行性和有效性。实验结果表明:所提混合储能系统及其控制策略具备惯量与频率支撑能力,在故障限流、正常并网、孤岛运行之间可灵活切换,能够有效发挥混合储能的综合优势,在中压配电网中具有良好的应用前景。展开更多
针对综合能源系统(Integrated energy system, IES)中可再生能源(Renewable energy, RE)能量耦合的复杂性和能量波动问题,提出了一种改进的混合储能系统(Hybrid energy storage system, HESS)三阶段能量优化调度。分析了IES中各种器件...针对综合能源系统(Integrated energy system, IES)中可再生能源(Renewable energy, RE)能量耦合的复杂性和能量波动问题,提出了一种改进的混合储能系统(Hybrid energy storage system, HESS)三阶段能量优化调度。分析了IES中各种器件在不同时间尺度下的功率响应特性,表明三阶段能量优化调度方法可以与包括HESS在内的IES很好地耦合。比较分析了HESS在稳定功率波动和延长储能寿命方面优于单一储能系统的优点,提出了三阶段能量优化调度下超级电容的控制方法。根据日前预测数据,一次能源消耗、运营成本、二氧化碳排放被视为日前滚动优化阶段的优化目标。在日内滚动调整阶段,该方法可以减少RE日前预测误差的影响,实现日内能源调度平衡,确保IES设备的安全运行。考虑到IES中可再生能源比例较高的背景,创新性地利用HESS的优势来改善系统的功率响应特性。仿真结果表明,所提方法在提升系统功率响应速度、延长储能电池(Lithium-ion battery,LiB)寿命和减少碳排量上具有显著提升。展开更多
文摘针对火电机组跟踪自动发电控制(automatic generation control,AGC)指令响应时间长、调节速率慢、调节精度低等问题,提出提升二次调频响应性能的火-混合储能系统协调控制策略。首先对调频性能考核指标进行介绍,然后基于调频性能考核指标确定混合储能的动作时机和动作深度;其次,为了降低电池储能寿命损耗和延长混合储能系统连续调节能力,提出基于储能荷电状态(state of charge,SOC)分区思想的混合储能系统调频责任分配策略,完成调频功率在电池储能和飞轮储能之间的分配;最后,基于Matlab/Simulink对所提策略进行了仿真分析,结果表明混合储能辅助机组调频可以有效提升调频性能,降低电池储能寿命损耗。相较于没有配置储能的火电机组,调节性能平均值提升了3.09倍,调频收益提高了109.15%;相比单一电池储能辅助火电机组调频,混合储能模式下电池储能的寿命提升了3.41倍。
文摘随着高速铁路的快速发展,其节能减碳问题倍受关注。将绿色电能用于牵引供电是有效的节能降耗手段,若将高速铁路的大量再生制动能量合理利用,由废电转为绿电,亦可推进牵引供电用能的清洁能源化。针对光伏接入牵引供电系统条件下高速铁路长大坡道地面式再生制动能量混合储能系统容量优化配置问题,在分析高速铁路长大坡道绿电资源获取方式、光伏出力和制动能量特性的基础上,考虑绿电牵引场景下长大坡道混合储能系统不同时间维度下功率特性及各运行工况能量特性,给出基于储能需求密度的混合储能系统再生制动与光伏闲时能量并行回收的分段配置方案;针对不同储能介质的特性分别建立优化模型,利用基于Levy飞行的改进模拟退火算法(simulated annealing algorithm based on Levy flight,LESA)进行优化求解;最后,选取西成高铁某牵引变电所实测数据进行算例分析。结果表明,所提优化配置策略能够在同时考虑光伏出力与再生制动能量线内外绿电的情况下,实现对高铁长大坡道混合储能系统容量的优化配置,有效提高牵引供电系统绿电占比,缩短储能系统成本回收年限,可为高速铁路储能系统工程化应用提供参考,促进轨道交通牵引用能绿色低碳化发展。
文摘为满足储能系统提供惯量和一次调频支撑功能需要对多类型储能介质集中配置和优化调控的需求,针对基于模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)的新型混合储能系统(hybrid energy storage system,HESS)MMC-HESS,提出了混合同步控制(hybrid synchronous control,HSC)整体策略。MMCHESS采用模块化设计,将超级电容和蓄电池分别安置在高压直流母线侧和子模块内,具备高功率密度和高能量密度的优势。阐述了混合储能系统的拓扑结构和工作原理并采用混合同步控制策略提供系统惯量和一次调频功能及故障限流时的同步能力和孤岛并网切换功能,采用滤波器实现储能功率分配,采用荷电状态(state of charge,SOC)均衡控制实现蓄电池能量均衡。最后,基于硬件在环实验平台,验证了所提拓扑结构与控制策略的可行性和有效性。实验结果表明:所提混合储能系统及其控制策略具备惯量与频率支撑能力,在故障限流、正常并网、孤岛运行之间可灵活切换,能够有效发挥混合储能的综合优势,在中压配电网中具有良好的应用前景。
基金国家自然科学基金重点项目(50837001)国家重点基础研究发展计划(973项目)(2009CB219702)+3 种基金国家863高技术基金项目(2011AA05A107)Project Supported by National Natural Science Foundation of China(50837001)The National Basic Research Program of China(973 Program)(2009CB219702)The National High Technology Research and Development of China 863 Program(2011AA05A107)
